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KR100555414B1 - 마이크로 렌즈 어레이,이를 사용하는 액정 장치 및 그제조방법 - Google Patents

마이크로 렌즈 어레이,이를 사용하는 액정 장치 및 그제조방법 Download PDF

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KR100555414B1
KR100555414B1 KR1020020064225A KR20020064225A KR100555414B1 KR 100555414 B1 KR100555414 B1 KR 100555414B1 KR 1020020064225 A KR1020020064225 A KR 1020020064225A KR 20020064225 A KR20020064225 A KR 20020064225A KR 100555414 B1 KR100555414 B1 KR 100555414B1
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KR
South Korea
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transparent substrate
liquid crystal
photoresist
transparent
micro lens
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전홍빈
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일진디스플레이(주)
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Abstract

본 고안은 액정 디스플레이 패널에 부착되는 마이크로 렌즈 어레이, 이를 이용하는 TFT 액정 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 제 1 투명기판 상에 포토레지스터를 소정 간격으로 이격되면서 연속적으로 형성하는 제 1단계와 포토레지스터 사이에 형성된 소정 간격 부분의 제 1 투명기판 상부를 식각하여 일정한 크기의 홈을 형성하는 제 2단계와 제 1 투명기판 상부에 잔존하는 불순물 및 포토레지스터를 제거하는 제 3단계 및 제 1 투명기판 상부에 제 2 투명 기판을 다이렉트 본딩으로 접합하는 제 4단계로 구성되며, 상기 제 1 투명기판과 상기 제 2 투명 기판이 동일한 재질로 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 마이크로 렌즈 어레이는 다이렉트 본딩을 사용하여 접합하므로 합성수지가 포함되지 않는다. 따라서 200℃ 이상의 공정이 가능하므로 양질(良質)의 ITO 투명 전극의 형성이 가능하고, 컷팅이 용이하며, 별도의 방진 기판을 부착하지 않아도 되는 장점이 있다.
마이크로 렌즈 어레이, 커버글라스, 액정 디스플레이

Description

마이크로 렌즈 어레이, 이를 사용하는 액정 장치 및 그 제조방법{MICROLENS ARRAY, LCD USING THIS AND PRODUCING METHOD THEREFOF}
도 1은 종래 기술에 의한 마이크로 렌즈 어레이의 제조공정에 따른 단면도를 나타내는 도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 렌즈 어레이 제조공정의 공정 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이의 제조공정의 단면도를 나타내는 도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로 렌즈 어레이 제조공정의 공정 순서도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이의 제조공정의 단면도를 나타내는 도이다.
본 고안은 액정 디스플레이 패널에 부착되는 마이크로 렌즈 어레이, 이를 이 용하는 TFT 액정 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세히 설명하면, 두 장의 투명기판 사이에 렌즈를 형성하고, 상기 두 장의 투명기판을 다이렉트 본딩에 의해서 형성하는 마이크로 렌즈 어레이, 이를 이용하는 TFT 액정 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정 디스플레이 패널은 광차단영역으로 조사되는 빛을 광투과영역인 픽셀영역으로 굴절시켜 개구율을 향상시킨다.
개구율은 조사되는 빛 중에 액정 디스플레이 패널을 통과한 비율을 나타내며 개구율이 높으면 이미지를 더 밝게 디스플레이할 수 있게 되어 더욱 자연색과 일치하는 색으로 이미지를 디스플레이 할 수 있다.
개구율을 향상시키는 방법으로 마이크로 렌즈 어레이를 이용하는 방법이 제안되었는데, 이는 광차단영역으로 입사되는 빛을 마이크로 렌즈 어레이에서 굴절시켜 광투과영역으로 조사되도록 하는 것이다. 따라서, 동일한 밝기의 광원을 이용하는 경우에 더 많은 빛이 광투과영역을 투과하게 되어 이미지가 더 밝게 표시된다.
도 1은 종래 기술에 의한 마이크로 렌즈 어레이의 제조공정에 따른 단면도를 나타내는 도이다. 도 1을 참조하여 설명하면,
투명기판(10) 상에 포토레지스터(11)를 패터닝을 하고(a) 리플로우를 하여 포토레지스터(11)가 투명기판(10)의 상에 볼록한 곡면을 갖고 형성한다(b). 그리 고, 투명 기판의 상부에 드라이 식각을 하면 투명기판(10)의 상부에 복수 개의 볼록한 렌즈 형상의 굴곡이 형성된다(c). 마이크로 렌즈가 형성된 투명기판(10) 상부에 합성수지(12) 등을 평탄하게 코팅한다(d).
합성수지(12)와 투명기판(10)의 굴절율의 차이에 의해 합성수지와 투명기판의 굴곡부가 각 마이크로 렌즈가 되어 투명기판의 상부에 복수 개의 마이크로 렌즈로 이루어진 마이크로 렌즈 어레이가 형성된다.
그리고, 마이크로 렌즈 어레이가 형성된 투명기판의 상부에 방진기판(20)을 부착한다(e).
이러한 마이크로 렌즈 어레이에 방진기판을 부착하는 이유는 액정 디스플레이 패널에서 디스플레이되는 이미지를 렌즈에서 확대시켜 스크린에 디스플레이 되도록 하며 렌즈의 초점은 액정 디스플레이 패널에 맞춰져 있게 된다. 따라서 액정 디스플레이 패널이 얇기 때문에 액정 디스플레이 패널의 표면에 먼지 등의 이물질 이 부착되면 렌즈에 의해 확대되어 먼지가 이미지와 같이 스크린에 디스플레이가 된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 액정디스플레이 패널의 양면에 방진기판을 부착하여 액정 디스플레이 패널의 두께를 두껍게 하여 액정 디스플레이 패널의 표면에 먼지 등의 이물질이 부착되어도 이물질이 렌즈의 초점에서 일정한 거리 이상 떨어지게 되어 먼지 등의 이물질이 디스플레이되지 않는다.
또한, 액정 디스플레이 패널에 빛이 조사되면 액정 디스플레이 패널에 열이 발생하게 되는데 과도한 열이 발생하면 액정 디스플레이 패널에서 디스플레이를 하는데에 문제가 발생한다. 따라서, 방진기판을 부착하여 액정 디스플레이 패널에 발생되는 열이 분산되도록 하여 열을 견딜 수 있도록 한다.
하지만, 종래의 마이크로 렌즈 어레이는 제작시 합성수지가 사용되는데 합성수지는 열에 약하다는 단점을 가지고 있다. TFT 액정 장치는 ITO(Indium Tin Oxide)를 이용하여 투명 전극을 구비한다. 양질(良質)의 특성을 갖는 투명전극을 형성하기 위해서는 대략 230℃ 이상에서 처리하여야 한다. 한편 합성수지는 상기 230℃ 온도에서는 견디지 못하므로 합성수지가 포함된 마이크로 렌즈 어레이에 투명전극을 형성할 때는 LT(Low Temperature) ITO 처리법을 이용하여 대략 180 ~ 200℃의 분위기에서 수행하여야 한다. 따라서 양질의 투명전극을 형성할 수 없으므로 투명전극의 투과도가 저하되고 저항이 증가되는 단점이 있었다.
또한 합성수지를 사용하는 종래 마이크로 렌즈 어레이는 절단(cutting)시 어려움이 있게 된다. 마이크로 렌즈 어레이의 절단에서는 일반적으로 흠집 파괴(Scribe Breaking) 방법을 사용한다. 이는 절단하고자 하는 위치의 유리(또는 석영) 상면에 스크래치를 하여 흠집을 낸 후, 상면과 수직되는 방향으로 흠집의 상부에 수직 힘을 가하여 절단하는 방법이다. 유리(또는 석영)에서는 상기 수직 방향의 힘이 상면과 수직되는 방향으로 전달되지만 합성수지(12) 영역에서 힘의 방향이 변경되어 절단면이 수직으로 형성되지 못하는 단점이 있었다. 따라서 종래의 마이크로 렌즈 어레이를 사용할 경우에는 TFT 소자를 구비하는 액정 판넬에 마이크로 렌즈 어레이를 부착한 후에 마이크로 렌즈 어레이를 후공정에서 절단하는 제조 방법을 적용할 수 없는 문제점이 있었다.
방진 기판은 합성수지 등을 이용하여 투명기판에 부착하므로, 열이 가해지면 합성수지, 방진기판 및 투명기판의 열팽창 계수가 달라 액정 디스플레이 패널의 셀갭(Cell Gap)에 변화가 생기게 될 우려가 있으며, 방진기판을 부착하는 공정 등의 추가적인 작업이 필요하게 되어 액정 디스플레이 패널을 제작하는 과정이 복잡해지며 비용이 많이 들어가게 되는 문제점이 발생한다.
또한, 접착제에 의해 액정 디스플레이 패널의 빛 투과율이 떨어지는 문제점이 발생하며 방진기판을 액정 디스플레이 패널에 부착하는 과정에서 이물질이 부착될 수 있어 이를 방지하기 위한 관리의 어려움과 비용증가, 기포 및 주름의 발생 제거 등 다양한 문제들을 발생한다.
그리고, 마이크로 렌즈 어레이를 형성에 사용되는 합성수지는 견딜 수 있는 온도의 한계가 있기 때문에 투명 전극을 도포하는 방법은 일반적인 투명전극을 도포하는 온도에서 도포하는 것이 불가능한 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명은 별도의 광학접착제를 사용하지 않음으로써, 셀컷팅을 자유롭게 할 수 있으며 투명전극 형성공정을 저온으로 국한시키지 않는 마이크로 렌즈 어레이, 이를 이용하는 액정 패널, 이를 이용하는 액정 디스플레이 장치 및 이의 제조방법을 제시하고자 하는 것이다. 또한, 마이크로 렌즈 어레이 형성시 사용되는 투명기판으로 두꺼운 투명기판을 사용할 경우에는 별도의 방진기판을 부착할 필요가 없는 액정 패널 및 액정 디스플레이 장치를 제시하고자 하는 것이다.
상기 본 발명의 목적은 제 1 투명기판 상에 포토레지스터를 소정 간격으로 이격되면서 연속적으로 형성하는 제 1단계와 포토레지스터 사이에 형성된 소정 간격 부분을 식각하여 제 1 투명기판 상부에 일정한 크기의 홈을 형성하는 제 2단계와 제 1 투명기판 상부에 잔존하는 불순물 및 포토레지스터를 제거하는 제 3단계 및 제 1 투명기판 상부에 상기 제 1 투명기판과 접합되는 면이 평평한 형상을 갖는 제 2 투명 기판을 다이렉트 본딩으로 접합하는 제 4단계로 구성되며, 제 1 투명기판과 제 2 투명 기판이 동일한 재질로 구비되는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이 제조 방법에 의해서 달성 가능하다.
이때 상기 제조 방법에서 수행되는 식각은 습식 식각을 하는 것이 바람직하며, 다이렉트 본딩 후에 투명 도전막 패터닝 공정 또는 투명기판을 그라인딩하는 공정이 추가되는 것이 바람직하다.
본 발명의 상기 목적은 제 1 투명기판 상에 포토레지스터를 소정 간격으로 이격되면서 연속적으로 형성한 후 상기 포토레지스터를 리플로우하여 구면 형태로 구비되도록 하는 제 1단계와 리플로우된 포토레지스터 사이에 형성된 소정 간격 부분을 식각하여 제 1 투명기판 상부에 일정한 크기의 홈을 형성하는 제 2단계와 제 1 투명기판 상부에 잔존하는 불순물 및 포토레지스터를 제거하는 제 3단계 및 제 1 투명기판 상부에 상기 제 1 투명기판과 접합되는 면이 평평한 형상을 갖는 제 2 투명 기판을 다이렉트 본딩으로 접합하는 제 4단계로 구성되며, 제 1 투명기판과 제 2 투명 기판이 동일한 재질로 구비되는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이 제조 방법에 의해서도 달성 가능하다.
이때 상기 제조 방법에서 수행되는 식각은 습식 식각 또는 건식 식각 어느 것을 사용하여도 무방하며, 다이렉트 본딩 후에 투명 도전막 패터닝 공정 또는 투명기판을 그라인딩하는 공정이 추가되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 목적은 광차단 영역으로 입사되는 빛을 광투과 영역으로 굴절시키는 마이크로 렌즈 어레이에 있어서, 투명한 제 1 투명기판과 제 1 투명기판과는 별도의 접착제를 사용하지 않는 다이렉트 본딩으로 접합되는 제 2 투명기판 및 제 1 투명기판과 제 2 투명기판이 접합되는 영역에 제 1 투명기판과 제 2 투명기판의 적어도 어느 한 쪽면에 구비되고, 일정한 크기의 형태로 연속적으로 구비되는 홈을 구비하며, 제 1 투명기판과 제 2 투명기판은 동일한 재질로 구비되는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이에 의해서 달성된다.
상기의 마이크로 렌즈 어레이는 액정 패널에 부착되어 개구율을 향상시키게 되므로 보다 화질이 좋은 액정 디스플레이 장치의 제조가 가능하게 된다.
본 발명은 첨부한 도면을 참조하면서, 종래의 기술과 비교하여, 하기의 설명으로부터 좀더 명확하게 이해될 것이다.
본 발명에 따른 마이크로 렌즈 어레이의 일실시례로서, 도 2는 제조공정을 나타내는 순서도이고, 도 3은 마이크로렌즈 어레이의 제조공정에 따른 단면도를 나타내는 도이다. 도 2와 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
제 1단계(ST 100): 두꺼운 투명기판(100) 상에 포토레지스터(110)를 도포하고 패터닝하여 리플로우를 하여 투명기판(100)의 상부에 포토레지스터가 화소의 상부에 원형의 볼록렌즈 형태의 모양을 갖는 볼록한 곡면으로 형성되는 패턴이 연속적으로 인접하여 나타나도록 한다(도 3a). 이때 형성되는 포토레지스터(110)는 10~20um 정도의 사이즈를 가지며, 포토레지스터(110) 사이의 갭은 0.8um 정도의 사이즈를 갖는 것이며, 도면에서는 설명의 편의상 표현한 것에 불과한 것이다.
투명기판(100)의 두께가 두꺼워지면, 첫째, 광원에서 조사되는 빛에 의해 발생되는 열이 투명기판(100)에서 분산되어 열을 견딜 수 있게 하고, 둘째, 액정 디스플레이 패널을 이용하여 이미지를 디스플레이 하는 프로젝터에서 이미지를 확대시키는 렌즈의 초점거리가 액정층에 맞춰져 있어 투명기판(100)에 부착되는 먼지 등의 이물질이 렌즈의 초점거리에서 일정거리 이상 떨어지게 되어 방진기판의 사용이 불필요하게 된다.
투명기판(100)은 기존의 액정 디스플레이 패널의 제조장비를 이용하여 조립을 하고 사용할 수 있도록 하기 위해 투명기판의 두께를 조절하여야 한다. 투명기판의 두께가 얇으면 이물질이 투사렌즈의 초점과 거리가 멀지 않아 이물질이 디스플레이되는 것을 방지하는 효과가 적고, 너무 두꺼우면 이물질에 의한 화면영향이 적어지지만 기존의 제조장비를 이용하여 조립 등을 하는 경우에 어려움이 생기게 되며 빛이 투과되는 양이 줄어들 염려가 있다. 따라서, 투명기판의 두께는 약 1.3mm에서 2.5mm 사이의 범위를 갖는 것이 바람직하다.
제 2단계 (ST 110): 볼록한 곡면의 형상인 포토레지스터(110)가 도포되어 있는 투명기판(100)의 상부를 부분적으로 식각한다. 건식 식각을 하는 경우 포토레지스터를 리플로우하여 포토레지스터(110) 자체를 볼록한 렌즈 모양으로 형성한 후 식각을 진행하며, 습식 식각의 경우 일반 패턴을 습식 식각하여 원하는 각도의 렌즈 모양을 형성한다. 건신 식각의 경우 식각을 하는 영역은 포토레지스터(110)의 높이가 가장 낮은 부분이며 각 볼록한 곡면의 외곽부이다.
따라서, 투명기판(100)의 볼록한 곡면의 외곽부가 위치하는 영역에 일정한 곡면을 갖는 홈이 형성되며 각 홈은 볼록한 곡면의 외곽부에 형성되므로, 복수 개의 볼록한 곡면들은 서로 입접한 부분에서 각 홈이 연결되도록 한다(도 3b). 그런 후, 건식 식각이 이루어지지 않은 영역에 포토레지스터(110)가 남아 있게 된다.
제 3단계(ST 120): 애싱(Ashing)/스트립(Strip)공정을 통해 투명기판(100) 상에 남아있는 포토레지스터 및 불순물을 제거하면, 평평한 투명기판(100) 상부에 일정한 곡면을 갖는 복수 개 홈이 형성된다. 애싱/스트립 공정의 대표적인 예는 산소 프라즈마(O2 plasma)를 사용해서 포토레지스터를 제거하고, 그 후에도 남아 있는 포토레지스터, 불순물 및 폴리머는 황산을 이용하여 스트립하는 것이다.
제 4단계(ST 130): 홈이 형성된 투명기판(100)의 상부에 커버글라스(150)를 접합한다(도 3c). 이때 부착되는 커버글라스(150)는 다이렉트 본딩을 이용하므로 투명기판(100)과 동일한 재질을 사용하도록 한다. 즉 투명기판(100)이 석영재질로 구비되면 커버글라스(150)도 석영재질로 구비하도록 하며, 투명기판(100)이 자외선 차단제가 구비된 유리로 구비되면 커버글라스(150)도 자외선 차단제가 구비된 유리로 구비되도록 한다.
본 발명에서 커버글라스(150)를 투명기판(100)의 상부에 부착하는 공정은 다이렉트 본딩(Direct bonding) 공정을 사용하며, 결합 물질에 따라 조건에 차이가 발생하지만 일반적으로 접착 표면 상태를 조절하여 부착하는 표면 제어 공정을 이용하여 커버글라스(100)와 홈이 형성되어 있는 투명 기판(100)을 접착제를 사용하지 않고 부착시킨다. 본 발명은 커버글라스(150)를 투명기판(100)에 직접 부착하므로 접착제 등을 사용하지 않게 된다. 따라서, 접착제를 도포하는 과정에서 기포가 발생할 우려가 있는 문제점을 해결할 수 있다.
홈 내부에 충진되는 가스는 다이렉트 본딩을 처리하는 분위기에 따라 달라지게 된다. 다이렉트 본딩을 대기상태에서 수행할 경우는 공기가 충진되고, 진공상태에서 수행할 경우에는 진공상태를 유지하게 된다. 따라서 홈 내부에 충진되는 가스는 투명기판(100) 및 커버글라스(150)와 다른 굴절율을 갖게 된다.
그리고, 투명기판(100)의 상부에 형성되어 있는 홈들은 서로 연결되고 투명기판(100)과 커버글라스(150)는 평행하게 부착되어 투명기판(100) 상에 형성되어 있는 홈은 공기가 소통할 수 있는 기공이 된다. 따라서, 기공에 의해 액정 디스플레이에서 발생하는 열 방출이 용이하도록 한다.
또한, 투명기판(100)의 대부분의 영역은 평평하므로, 투명기판(100)과 커버글라스(150)는 평행하게 밀착되어 부착되어 수직으로 입사되는 빛의 경로는 빛이 굴절되지 않고 통과되므로 변화가 없게 된다. 하지만, 투명기판(100) 상에 형성된 홈 부분은 커버글라스(150)와 일정한 간격을 갖고 떨어져 생긴 커버글라스(150)와 투명기판(100) 사이의 기공에 있는 공기와 투명기판의 굴절률의 차이와 형성된 홈의 곡면의 형태로 인하여 수직으로 입사되는 빛이 굴절되게 된다. 이러한 빛의 굴절에 의해 홈의 곡면과 공기와 투명기판의 굴절률의 차이에 의해 수학식 1에 나타나 있는 스넬의 법칙을 따라 빛이 굴절하게 된다. 따라서, 홈이 형성된 영역은 볼록렌즈와 같은 역할을 하여 홈이 형성되어 있는 부분에 조사되는 빛이 굴절하여 표면이 평탄한 영역으로 입사되도록 한다.
투명기판(100)의 상부를 수직으로 입사하여 통과하는 빛의 경로는 렌즈의 상부가 대부분 평탄화되어 있어 투명기판(100)과 커버글라스(150)가 평행하게 부착되고 입사되는 대부분의 빛은 굴절되지 않고 투명기판(100)과 커버글라스(150)를 수직으로 통과한다. 하지만, 구면의 에지부분에 의해 남아 있는 곡면을 통과하는 빛의 경로는 공기와 투명기판의 굴절률의 차이와 곡면의 굴곡으로 인하여 렌즈와 같은 역할을 하며 수학식 1에 나타나 있는 스넬의 법칙에 따라 빛이 굴절하게 된다. 따라서, 투명기판과 커버글라스가 밀착되어 있는 영역에 액정 디스플레이의 광투과 영역이 위치하고 홈이 생성된 부분에 액정 디스플레이의 광차단영역이 위치하도록 하여 액정 디스플레이 패널의 개구율을 높일 수 있게 된다.
Figure 112002034461981-pat00001
제 5단계(ST 140): 접합된 투명기판(100)과 커버글라스(150) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 글라인딩한다(도 3d). 두께가 너무 얇은 유리 또는 석영기판은 강도가 약하여 취급하기 어려우므로 비교적 두꺼운 유리 또는 석영기판을 이용하여 접합 등을 실시한 후 불필요한 두께를 그라인딩하게 된다. 이때 그라인딩된 후의 기판의 두께는 50 내지 100um를 유지하는 것이 바람직하다.
제 6단계(ST 150): 투명기판(100) 또는 커버글라스(150) 중 그라인딩된 기판의 외부면에 200℃ 이상의 고온에서 투명 전극(160)을 도포한다(도 3e). 200℃ 이상의 고온에서 투명전극을 도포할 수 있는 이유는 종래 기술과 달리 접착제로서 합성수지 등을 사용하지 않기 때문에 합성수지가 열에 의해 녹게 되는 문제점 등의 열적 제한이 없어지기 때문이다.
종래 기술에 의하면 합성수지 등은 고온에서 열에 의해 변형될 우려가 있어 저온에서 투명 전극을 도포하게 되지만, 본 발명에 의하면 커버글라스(150)를 투명기판(100)에 직접 부착하게 되므로, 합성수지 등의 온도에 의해 변형이 생기는 물질을 사용하지 않게 되어 고온에서 도포를 할 수 있게 되어 230℃에서 투명 전극의 도포가 가능하게 된다.
본 발명에 따른 마이크로 렌즈 어레이의 또 다른 일 실시례로서, 도 4는 제조공정을 나타내는 순서도이고, 도 5는 마이크로렌즈 어레이의 제조공정에 따른 단면도를 나타내는 도이다. 도 4와 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
제 1단계(ST 200): 두꺼운 투명기판(100) 상에 포토레지스터(110)를 도포하고 패터닝한다(도 5a). 이때 형성되는 포토레지스터(110)는 10~20um 정도의 사이즈(d1)를 가지며, 포토레지스터(110) 사이의 갭은 0.8um 정도의 사이즈(d2)를 갖는 것이며, 도면에서는 설명의 편의상 표현한 것에 불과한 것이다.
제 2단계 (ST 210): 포토레지스터(110)가 도포되어 있는 투명기판(100)의 상부를 부분적으로 식각한다. 본 실시예의 경우에는 포토레지스터(110)가 리플로우 되지 않은 상태이므로 습식 에칭을 행하였다. 습식 에칭에서는 버퍼 옥사이드 에천트(Buffer Oxide Echant)를 이용하였다.
따라서, 투명기판(100)에 일정한 곡면을 갖는 홈이 형성된다(도 5b). 그리고, 식각이 이루어지지 않은 영역에 포토레지스터(110)가 남아 있게 된다. 이때 형성되는 홈은 도 5의 원 내부를 확대된 도면에서 표시되는 바와 같이 투명기판(100)과 약 15~20°로 형성되도록 하는 것이 개구율 향상에 바람직하였다.
제 3단계(ST 220): 애싱(Ashing)/스트립(Strip)공정을 통해 투명기판(100) 상에 남아있는 포토레지스터 및 불순물을 제거하면, 평평한 투명기판(100) 상부에 일정한 곡면을 갖는 복수 개 홈이 형성된다. 애싱/스트립 공정의 대표적인 예는 산소 프라즈마(O2 plasma)를 사용해서 포토레지스터를 제거하고, 그 후에도 남아 있 는 포토레지스터, 불순물 및 폴리머는 황산을 이용하여 스트립하는 것이다.
제 4단계(ST 230): 홈이 형성된 투명기판(100)의 상부에 커버글라스(150)를 접합한다(도 5c). 이때 부착되는 커버글라스(150)는 다이렉트 본딩을 이용하므로 투명기판(100)과 동일한 재질을 사용하도록 한다. 즉 투명기판(100)이 석영재질로 구비되면 커버글라스(150)도 석영재질로 구비하도록 하며, 투명기판(100)이 자외선 차단제가 구비된 유리로 구비되면 커버글라스(150)도 자외선 차단제가 구비된 유리로 구비되도록 한다.
제 5단계(ST 240): 접합된 투명기판(100)과 커버글라스(150) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 글라인딩한다(도 5d). 두께가 너무 얇은 유리 또는 석영기판은 강도가 약하여 취급하기 어려우므로 비교적 두꺼운 유리 또는 석영기판을 이용하여 접합 등을 실시한 후 불필요한 두께를 그라인딩하게 된다.
제 6단계(ST 250): 투명기판(100) 또는 커버글라스(150) 중 그라인딩된 기판의 외부면에 200℃ 이상의 고온에서 투명 전극(160)을 도포한다(도 5e). 200℃ 이상의 고온에서 투명전극을 도포할 수 있는 이유는 종래 기술과 달리 접착제로서 합성수지 등을 사용하지 않기 때문에 합성수지가 열에 의해 녹게 되는 문제점 등의 열적 제한이 없어지기 때문이다.
본 발명에 따른 마이크로 렌즈 어레이, 이를 이용하는 액정 패널, 이를 이용하는 액정 디스플레이 장치 및 그 제조방법에 의하면, 마이크로 렌즈 어레이 제조 시 합성 수지류의 접착제를 사용하지 않으므로 고온에서도 기타 공정을 수행할 수 있게 된다. 따라서 230℃ 정도를 요하는 ITO를 이용한 투명 전극의 형성 공정을 사용할 수 있으므로 투과도와 전도도가 양호한 양질(良質)의 투명 전극을 형성할 수 있게 되었다.
또한 합성수지를 사용하지 않으므로 마이크로 렌즈 어레이는 절단(cutting)도 용이하게 된다. 따라서 TFT 소자를 구비하는 액정 판넬에 마이크로 렌즈 어레이를 부착한 후에 마이크로 렌즈 어레이를 후공정에서 절단하는 제조 방법이 가능하게 되었다.
마이크로 렌즈 어레이 제작시 사용되는 투명 기판 중 하나를 두꺼운 것을 사용할 경우에는 별도의 방진 기판을 부착하지 않아도 되는 잇점이 있게 된다. 따라서 방진기판을 부착하는 공정을 생략하여 마이크로 렌즈 어레이의 제조 공정을 단순화 시킬 수 있으며 접착제에 의하여 투과도가 떨어지는 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 마이크로 렌즈 어레이가 형성되어 있는 투명 기판의 내부에 기공이 형성되어 기공을 통하여 외부의 공기가 마이크로 렌즈 어레이의 내부에 직접적으로 접촉하게 되어 공기를 통하여 액정 디스플레이 패널에서 발생되는 열이 쉽게 방출된다. 따라서, 본 발명에 따른 마이크로 렌즈 어레이가 부착된 액정 디스플레이 패널을 이용한 액정 프로젝터는 열이 쉽게 방출되므로 기존의 액정 프로젝터에 비해 더 작은 냉각장치를 이용할 수 있게 되어 액정 프로젝터의 무게와 크기를 줄일 수 있게 된다.

본 발명의 바람직한 실시례가 특정 용어들을 사용하여 기술되어 왔지만, 그러한 기술은 오로지 설명을 하기 위한 것이며, 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것으로 이해되어져야 한다.
대표적인 예로서 본 발명은 마이크로 렌즈 어레이에 대해서 기술하였지만 본 발명의 청구 범위에 기재된 바와 같이 본 발명의 권리범위는 본 발명에 따른 마이크로 렌즈 어레이를 구비하는 액정 패널 및 액정 디스플레이 장치에 까지 미치는 것은 물론이다.

Claims (13)

  1. 제 1 투명기판 상에 포토레지스터를 소정 간격으로 이격시키면서 연속적으로 형성하는 제 1단계;
    상기 포토레지스터 사이에 형성된 소정 간격 부분을 식각하여 상기 제 1 투명기판 상부에 일정한 크기의 홈을 형성하는 제 2단계;
    상기 제 1 투명기판 상부에 잔존하는 불순물 및 포토레지스터를 제거하는 제 3단계; 및
    상기 제 1 투명기판 상부에 상기 제 1 투명기판과 접합되는 면이 평평한 형상을 갖는 제 2 투명 기판을 다이렉트 본딩으로 접합하는 제 4단계로 구성되며, 상기 제 1 투명기판과 상기 제 2 투명 기판이 동일한 재질로 구비되는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    제 4단계 이후에 제 1 투명기판 및 제 2 투명기판의 상호 접합되지 않는 면 중 어느 하나의 외면을 그라인딩하는 제 5단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이 제조 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 2단계에서 수행되는 식각이 습식 식각에 의해서 수행되는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이 제조 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 투명기판 및 제 2 투명기판의 상호 접합되지 않는 면 중에서 선택된 적어도 하나의 외면에 투명 전극을 패턴닝하는 제 6단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이 제조 방법.
  5. 제 1 투명기판 상에 포토레지스터를 소정 간격으로 이격되면서 연속적으로 형성한 후 상기 포토레지스터를 리플로우하여 구면 형태로 구비되도록 하는 제 1단계;
    상기 리플로우된 포토레지스터 사이에 형성된 소정 간격 부분을 식각하여 상기 제 1 투명기판 상부에 일정한 크기의 홈을 형성하는 제 2단계;
    상기 제 1 투명기판 상부에 잔존하는 불순물 및 포토레지스터를 제거하는 제 3단계; 및
    상기 제 1 투명기판 상부에 상기 제 1 투명기판과 접합되는 면이 평평한 형상을 갖는 제 2 투명 기판을 다이렉트 본딩으로 접합하는 제 4단계로 구성되며, 상기 제 1 투명기판과 상기 제 2 투명 기판이 동일한 재질로 구비되는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이 제조 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    제 4단계 이후에 제 1 투명기판 및 제 2 투명기판의 상호 접합되지 않는 면 중 어느 하나의 면을 그라인딩하는 제 5단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이 제조 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 1 투명기판 및 제 2 투명기판의 상호 접합되지 않는 면 중에서 선택된 적어도 하나의 외면에 투명 전극을 패턴닝하는 제 6단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이 제조 방법.
  8. 광차단 영역으로 입사되는 빛을 광투과 영역으로 굴절시키는 마이크로 렌즈 어레이에 있어서,
    투명한 제 1 투명기판;
    상기 제 1 투명기판과는 별도의 접착제를 사용하지 않는 다이렉트 본딩으로접합되는 제 2 투명기판; 및
    상기 제 1 투명기판과 상기 제 2 투명기판이 접합되는 영역에 상기 제 1 투명기판과 상기 제 2 투명기판의 적어도 어느 한 쪽면에 구비되고, 일정한 크기의 형태로 연속적으로 구비되는 홈을 구비하며,
    상기 제 1 투명기판과 상기 제 2 투명기판은 동일한 재질로 구비되는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이.
  9. 제 9항에 있어서,
    상기 홈은 경사면을 구비하며, 상기 경사면과 상기 투명기판의 상면과의 각도가 15 내지 20도를 유지하면서 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1 투명기판과 상기 제 2 투명기판은 석영 또는 자외선 차단제가 구비된 유리로 구비되는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1 투명기판 및 제 2 투명기판의 상호 접합되지 않는 면 중에서 선택된 적어도 하나의 외면에 패턴 형성되는 투명 전극을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로 렌즈 어레이.
  12. 제 8항 내지 제 11항 중에서 선택된 어느 한 항의 마이크로 렌즈 어레이를 구비하는 액정 패널.
  13. 제 8항 내지 제 11항 중에서 선택된 어느 한 항의 마이크로 렌즈 어레이를 구비하는 액정 디스플레이 장치.
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